沥青材料粘弹性
《Superpave沥青混合料动态黏弹性模型及约束试件温度应力试验研究》范文
《Superpave沥青混合料动态黏弹性模型及约束试件温度应力试验研究》篇一一、引言随着交通基础设施的快速发展，沥青混合料因其良好的路用性能和耐久性，在道路建设中得到了广泛应用。
Superpave沥青混合料作为一种新型的、高性能的沥青混合料，其动态黏弹性特性及温度应力性能研究显得尤为重要。
本文旨在研究Superpave沥青混合料的动态黏弹性模型，并探讨约束试件在温度应力作用下的响应特性，为Superpave沥青混合料在实际工程中的应用提供理论依据和实验支持。
二、Superpave沥青混合料动态黏弹性模型2.1 动态黏弹性基本概念动态黏弹性是材料在周期性应力作用下的响应特性，反映了材料的黏性和弹性成分。
对于沥青混合料而言，其动态黏弹性性能直接影响到路面的耐久性和使用性能。
2.2 Superpave沥青混合料动态黏弹性模型建立通过实验手段，如动态剪切流变试验（DSR），可以获取Superpave沥青混合料的复数剪切模量和相位角等动态黏弹性参数。
基于这些参数，结合材料力学理论，可以建立Superpave沥青混合料的动态黏弹性模型。
该模型能够较好地反映Superpave沥青混合料在荷载作用下的黏弹性能。
三、约束试件温度应力试验研究3.1 试验方法与原理约束试件温度应力试验是一种模拟实际路面的温度应力环境，通过在试件上施加温度变化，观察其应力响应的试验方法。
该方法能够有效地反映Superpave沥青混合料在温度变化下的应力响应特性。
3.2 试验过程与结果分析在试验过程中，通过控制试件的温度变化，记录其应力响应数据。
通过对数据的分析，可以得出Superpave沥青混合料在温度应力作用下的变形、开裂等性能指标。
同时，结合动态黏弹性模型，可以进一步探讨温度应力对Superpave沥青混合料性能的影响机制。
四、结果与讨论4.1 动态黏弹性模型应用通过建立的动态黏弹性模型，可以预测Superpave沥青混合料在荷载作用下的黏弹性能。
沥青材料实测粘弹特性参数分析
摘
要： 从沥青在 动态荷载作用下的粘弹响应 出发 ， 分析 美国战略 性公路研 究计划 （ＨＲ ） Ｓ Ｐ 试验 ＤＳ 实测 的沥青粘 Ｒ
弹参数一动 粘度 ７和滞后 角 。通过对 ２个参数物理意义的研究 ， 讨粘弹性 Ｂ ｒｅ 模 型元件在动 态荷载作 用下 ７ 探 ｕｇｒ ｓ
的 粘 弹性 质 。
沥青作 为一种道路使用材 料 ， 在一般 使用温度条 件粘 弹 比例。粘 弹 比例在 分析 沥
种粘 弹性 体 ， 路面 上不 断 承受 着汽 车 车轮 的 冲击 和碾 在
青路面 的高温 、 低温性能方面具有重要 的作 用。 因而使用 滞
后角这个粘弹参数来衡量粘 弹比例对评 价沥青 的高 温 、 低温 性 能 是 有 重 要 意 义 的 ， 式 为 公
式中： 告 ， 表示相位角， 表示松弛时间。 ０＝ ｒ
由式 （ ） ３得
＝ ａ ｔ ｒｅ ａｎ
１ 参数物理意义 的分析
１ １ 滞 后 角 ．
Ｅ
．
（） ４
采用正 弦波作 为荷载输入模式 ， 数学描述为
＝ ０ｉ ｓ ． ｎ （） １
沥青材料 的粘弹 比例是受温度变 化的 ， 弹性 和粘性在实 际受力过程 中发挥着 不 同的作用 ， 度较 低时 ， 温 沥青 弹性 比 例较大 ， 粘性作用通 过流动的方式松弛材料 收缩 引起 的拉应 力 ， 而减少低 温裂缝 ； 从 当温度 升高时 ， 沥青粘 性 比例增 大 ， 弹性 比例会减少路面 的高温变形 。
（ｏｌ ｅ ｆ ｒｎｐｒ ｔ ｎ ｏ ｔｅｓ ｉｅ ｉ ，ｎｎｉ １０ ６ Ｃ ｉａ Ｃ ｌｇ ａｓｏｔ ｉ ，Ｓｕｈａｔ ｖ ｒｔ ａｊ ｇ２ ０ ９ ， ｈ ） ｅ ｏＴ ａｏ Ｕｎ ｓ ｙ ｎ ｎ
沥青材料的粘度
总结
1.沥青粘度是表征沥青性质的重要指标。 2.沥青粘度与沥青的组分有密切的关系。 3.沥青粘度沥青及沥青混合料的高温稳定性有很好的相关 性，可以用沥青的粘度表征或预估沥青混合料的抗车辙 性能。
4.目前国内外对于沥青粘度与沥青及沥青混合料的高温性
能的相关性研究的比较多，但对于粘度与低温、抗疲劳
性能、水稳定性能之间的相关性研究的比较少。
沥青各指标与沥青粘度的关联性
2.改性沥青各指标与沥青135℃粘度关联度分析
从表中可以看出， （1）改性沥青原样的64℃抗车辙因子G*/sinδ与135℃粘度的 关联度只有0.563， 很小，这说明 抗车辙因子不能用来评价沥青的高温性能。而经短期老化后的改 性沥青抗车辙因子G*/sinδ与135℃粘度的关联度较好，达到0.863，因此可以用短 期老化后的抗车辙因子预测改性沥青的高温性能。 （2）原样改性沥青和短期老化后的改性沥青的当量软化点、针入度与135℃的关 联度都在0.8以上，可以较好地反映沥青的高温性能。
真空减压毛细管法
• 真空减压毛细管法（SYD-0620沥青动力粘度计）
（1）试验原理
η —沥青试样在测定温度下的动力黏 度（Pa·s）； K—选择的第一对超过60s的一对标线 间的黏度计常数（Pa·s）； t—通过第一对超过60s标线的时间间 隔（s）。
真空减压毛细管法
（2）试验步骤
真空减压毛细管法
（2）试验步骤
动态剪切流变仪（DSR）法
（3）影响因素
• 线粘弹性限制。试验时采用较低的剪变率是保证沥青处于线 粘弹性范围的必要条件之一；振幅频率增大，复数模量也相 应降低。 • 平行金属板的选择。不同温度以及不同的沥青，其粘弹性都 会有所不同，因此不能仅依靠试验温度来试验温度来确定金 属平板和沥青厚度。 • 沥青膜厚度控制。试验中应满足线粘弹性范围的要求，其中 控制沥青膜间距是有效的措施之一。另外可能在两平行板旋 转过程中有沥青被挤出，所以控制沥青膜厚度至关重要。 • 剪变速率的影响。剪变速率增加,沥青的非粘弹性增强,为此 试验中选择合适的剪变速率以保证沥青的线粘弹性是非常必 要的。
沥青混合料及沥青砂浆的黏弹性能试验
沥青混合料及沥青砂浆的黏弹性能试验沥青路面设计理论近二十年来迅速发展的主要标志，一是层状体系理论和计算方法的深入研究，并将其成果应用到路面设计中；二是对路面材料进行深入研究，进一步揭示了其物理力学性质，为沥青路面设计提供了强度标准和参数[i]。
一般情况下，沥青混合料属于典型的黏弹性材料，其力学参数受时间和温度的影响较大，而采用单条件模量参数—抗压回弹模量显然不能真实反映路面材料的力学性能。
为了使沥青路面的设计参数更加符合路面结构的实际工作状态，需对沥青混合料进行黏弹性能试验，确定其黏弹性参数，继而应用其进行沥青路面设计。
考虑到沥青路面工作在较宽的时间和温度范围内，因此必须采用多种试验方法才能将考察的区域完全包含。
沥青混合料的黏弹性能试验主要分为以时间为变量的蠕变试验和松弛试验，以及以频率为变量的动态模量试验。
由于松弛试验对仪器设备要求较高，因此一般通过蠕变试验求得蠕变柔量，再根据蠕变柔量与松弛模量的关系进行变换求得松弛模量。
为此，本文将对沥青混合料及沥青砂浆进行蠕变试验和动态模量试验，得到其不同工况下黏弹性参数变化规律。
1 沥青混合料及沥青砂浆试件1.1 试验材料试验采用辽河AH-90#沥青，粗集料和石屑采用辽宁本溪的石灰岩，砂子和矿粉产地为辽宁辽阳。
沥青混合料选择三种级配类型，密级配AC-13、AC-16和间断级配SAC-16，按照《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)推荐的级配范围进行设计，级配组成见表 3.1。
由于本文细观研究的需要，分别采用与AC-13、AC-16沥青混合料中细集料( 2.36mm)比例相同的集料与沥青组成沥青砂浆，集料级配见表3.2。
1.2 最佳沥青用量的确定(1)沥青混合料沥青用量是影响沥青混合料性能的重要因素。
沥青混合料最佳沥青用量的确定方法主要有马歇尔试验方法和Superpave设计方法，前者属于经验性方法，其与后者相比，方法简单且易于掌握，因此目前应用较为广泛。
沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用
沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用大家好，我今天要给大家讲解的是关于沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用。
我们来了解一下什么是粘弹力学。
粘弹力学是研究物质在外力作用下发生形变时，其内部分子间相互作用和分子链运动规律的一门学科。
而沥青是一种由不同分子组成的复杂混合物，因此在受到外力作用时，其分子间的相互作用和运动规律对沥青的形变特性有很大影响。
接下来，我们来看一下沥青与沥青混合料的基本性质。
沥青是一种具有较强黏性的固体，其黏度较高，因此在受到外力作用时容易发生形变。
而沥青混合料则是由多种不同类型的沥青混合而成，其性质介于单一沥青和混凝土之间。
在受到外力作用时，沥青混合料会发生剪切破坏、压溃破坏等不同的破坏形式。
那么，如何利用粘弹力学原理来研究沥青与沥青混合料的性质呢？我们可以通过以下几个方面来进行探讨：一、沥青与沥青混合料的弹性模量弹性模量是指材料在受到外力作用时所产生的弹性变形量与应力之比。
对于沥青来说，其弹性模量较低，因此在受到外力作用时容易发生形变。
而对于沥青混合料来说，由于其成分较为复杂，因此其弹性模量也相对较低。
这就意味着在受到外力作用时，沥青混合料也容易发生形变。
二、沥青与沥青混合料的粘度粘度是指材料在外力作用下的流动性能。
对于沥青来说，其粘度较高，因此在施工过程中需要采取一定的措施来降低其粘度，以便于施工操作。
而对于沥青混合料来说，由于其成分较为复杂，因此其粘度也相对较高。
这就意味着在施工过程中需要采取一定的措施来降低其粘度，以便于施工操作。
三、沥青与沥青混合料的应力-应变关系应力-应变关系是指材料在外力作用下的应力与应变之间的关系。
对于沥青来说，其应力-应变关系呈现出非线性的特点，即随着应变的增加，其应力也会随之增加。
而对于沥青混合料来说，其应力-应变关系则呈现出线性的特点，即随着应变的增加，其应力也会随之线性增加。
这就意味着在进行结构设计时需要考虑到沥青和沥青混合料的应力-应变关系，以保证结构的稳定性和安全性。
沥青混合料的黏弹性能
沥青混合料的黏弹性能沥青混合料具有依赖温度和荷载作用时间的黏弹性状，这种特性直接影响着路面的使用性能，尤其是高温车辙和低温开裂。
为了设计性能优越的沥青混合料以提高路面的使用寿命，国内外学者对沥青混合料的黏弹性能进行了大量研究。
沥青混合料的黏弹性参数是表征其黏弹性能的重要标志。
在早期的研究中，由于缺乏专门的设备来有效地测定和计算沥青混合料的黏弹性参数，常用图解法来预估其性能参数，即50年代中期Van der poel建立了估算各类沥青在较大范围温度和荷载作用时间条件下的劲度模量诺漠图[i]。
随着研究的深入及试验设备条件的提高，研究人员更多的采用试验方法来确定其黏弹性参数。
目前，试验方法主要分为：蠕变试验、松弛试验和动态模量试验[ii]。
为了更方便于工程应用及力学分析，一些学者开始将流变学理论应用于沥青混合料的黏弹性研究。
Monismith C.L.应用流变理论对沥青混合料的黏弹性能进行研究，证实可以用四参量黏弹性流体Burgers模型来模拟沥青混合料的黏弹性质[iii]。
Antoni Szydlo通过蠕变试验获得Burgers模型参数，应用有限元方法对路面车辙进行预估，分析结果得出其中两个参数值对沥青混合料的车辙深度起着至关重要的作用[iv]。
A.R.Abbas应用广义Maxwell模型表征沥青混合料的剪切性能，并用试验结果对模型适用性进行了验证[v]。
在国内，长沙理工大学郑健龙等人对沥青混合料黏弹性参数的研究较为深入。
1995年，郑健龙应用Burgers模型来描述沥青混合料的黏弹性动态特性，通过引入指数型损伤函数，提出了应用该模型分析沥青混合料疲劳过程的方法[vi]。
郑健龙(1996)通过裂缝梁纯弯曲试验来研究沥青混合料的延迟开裂性能，结果表明：沥青混合料具有黏弹性流体特征，裂缝在沥青混合料中的扩展表现出明显的黏弹塑性断裂特征，且证实研究沥青混合料断裂参数时，简单热流变材料的本构模型依然适用[vii]。
沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用
沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用大家好，今天我们来聊聊沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用。
我们要明白什么是粘弹力学。
粘弹力学是研究物体在外力作用下发生形变时所表现出的弹性和粘性的力学分支。
简单来说，就是研究物体在受到外力作用时，既能像弹簧一样发生弹性形变，又能像黏土一样发生塑性形变的性质。
接下来，我们来看看沥青这种材料。
沥青是一种由石油经过高温加工得到的半固体物质，主要由碳氢化合物组成。
它具有很好的抗拉强度、抗压强度和延展性，因此在道路建设中得到了广泛应用。
而沥青混合料则是由沥青、矿粉、细碎石和纤维等材料按一定比例混合而成的一种路面结构。
那么，沥青与沥青混合料的粘弹力学原理是什么呢？我们知道，物体在外力作用下发生形变时，会产生内应力。
当内应力达到一定程度时，物体就会发生破坏。
而沥青与沥青混合料的粘弹力学原理就是通过研究它们在受力过程中内应力的变化规律，来预测它们的破坏形式和破坏时间。
具体来说，沥青与沥青混合料的粘弹力学原理主要包括以下几个方面：1. 弹性阶段：当外力作用于沥青与沥青混合料时，它们会发生弹性形变。
在这个阶段，内应力主要是由于材料的内部分子间相互作用引起的。
随着外力的增大，内应力也随之增大，但当外力达到一定值时，内应力将趋于平衡状态，此时物体处于弹性状态。
2. 塑性阶段：当外力继续增大或达到一定值时，沥青与沥青混合料会发生塑性形变。
在这个阶段，内应力不仅与材料的内部分子间相互作用有关，还与外部载荷的方向和大小有关。
随着外力的增大和方向的改变，内应力的变化也会相应地发生变化。
3. 破坏阶段：当内应力达到一定程度时，沥青与沥青混合料会发生破坏。
破坏的形式有很多种，如剪切破坏、压溃破坏、疲劳破坏等。
这些破坏形式的发生与内应力的大小、分布以及材料的性质等因素密切相关。
了解了沥青与沥青混合料的粘弹力学原理后，我们就可以更好地应用于道路建设中。
例如，在设计道路时，我们可以根据材料的弹性模量、泊松比等参数来确定道路的结构形式和厚度；在施工过程中，我们可以通过监测材料的应变率等指标来控制施工质量；在维修养护时，我们可以通过调整交通流量等方式来减少对道路的损伤。
沥青的性能指标
伸速度和规定温度下拉断时的长度，以cm计，称为延度。
延度D——单位cm，反映沥青的塑性。
C.测定延度的意义
沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切 的关系。研究表明： • 随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，以
道路沥青的技术指标 与技术性质
讲授内容目录
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
沥青的粘滞性 沥青的低温性能 沥青的感温性 沥青的粘弹性 沥青的黏附性 沥青的耐久性 沥青的安全性、溶解度、含蜡量
第一节 沥青的粘弹性
1.定义
粘滞性是指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移 的抵抗剪切变形的能力。
及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相 对降低。 • 沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。 采用延度大的沥青筑路，使用寿命较长。
2.脆性
脆点是测量沥青在低温不引起破坏时的温度。
脆点T ——单位℃，反映沥青低温变形能力。
在规定的速率下降温，等速弯曲11次/min，记录沥青薄膜的开裂温度，单位 ℃
按上述方法测定的针入度 值越大，表示沥青越软 （粘度越小）
b.软化点法
定义：人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的一个条
件温度。
软化点
固态 测定方法
0.8721 条件温度
液态
我国现行试验方法要求采用环与球法软化点。该法是将 沥青试样注于规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定的 加热速度下，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下滴 落到下层金属板时的温度，称为软化点。单位：℃ 。表示：
2.沥青的粘度
（1）牛顿液体→动力粘度和运动粘度